專利名稱：一種玻纖復(fù)合增強型隔板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于蓄電池的隔板，特別是涉及一種玻纖復(fù)合增強型隔板。
背景技術(shù)：
隔板是鉛酸蓄電池中的重要組成部件，號稱“第三電極”，它置于電池正負極極板之間，既可以防止正負極在電解液中發(fā)生短路，同時還保證電解液在正負極之間具有良好的導(dǎo)電性，還具有減輕極板彎曲、防止正極活性物質(zhì)脫落、良好的保液性、提供氣體通道等作用。隨著鉛酸蓄電池用途越來越廣泛，作為鉛酸蓄電池四大組件之一的隔板，其性能的好壞，直接影響著鉛酸蓄電池質(zhì)量的高低。優(yōu)質(zhì)的隔板應(yīng)具有孔隙率高、厚度均勻、耐酸性強、回彈性和可壓縮性良好的特性。目前我國常用的鉛酸蓄電池隔板有PE型、PVC燒結(jié)型、PVC微孔型、IOG型及AGM型。 IOG隔板是用超細玻璃纖維制成隔板基材，然后噴淋有機黏結(jié)劑制成的，雖然孔隙率高達 92% 94%，但由于玻璃纖維彈性低，其隔板的回彈性和可壓縮性低，更重要的是，其強度不夠。由于電池充放電循環(huán)過程中極板體積會發(fā)生變化，如果隔板體積不能隨之變化，將導(dǎo)致極板與隔板之間產(chǎn)生空隙，隔板對極板上活性物質(zhì)的支撐作用逐漸消失，從而導(dǎo)致活性物質(zhì)逐漸脫離極板進入電解液，電池的循環(huán)壽命縮短。另一方面，電池在充放電過程中活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化將涉及到活性物質(zhì)的膨脹和收縮，難免給隔板產(chǎn)生一定的應(yīng)力，如果沒有一定強度保證，在機械包裝時，隔板就有可能會發(fā)生斷裂，從而造成電池過早失效，這對于連續(xù)的電池生產(chǎn)是不允許的。因此，為了滿足蓄電池的裝配要求，提高隔板的強度是必要的。雖然目前國內(nèi)外也有以PVC樹脂為材料生產(chǎn)的隔板，但是其質(zhì)地脆，強度低，在運輸、裝配及使用過程中容易破碎或破裂，并沒有解決上述問題。因此，為了促進鉛酸蓄電池行業(yè)發(fā)展，急需開發(fā)一種具有優(yōu)良機械強度的隔板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好回彈性與可壓縮性、高強度的玻纖復(fù)合增強型隔板。本發(fā)明還提供上述玻纖復(fù)合增強型隔板的制備方法。一種玻纖復(fù)合增強型隔板的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1)按比例稱取各原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入溶劑使體系均勻混合，并控制體系粘度為10.0 200. OPa. S得到混合物甲；原料的組成按重量百分比是PVC樹脂35 89% ；SiO2粉體9. 0 55% ；玻纖0. 9 55% ；導(dǎo)電劑0. 1 5% ；
(2)將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0.1 1.0mm的薄片； 成型后經(jīng)過溫度為30 40°C的溫水浸提2 10分鐘，浸提后經(jīng)過40 60°C的烘道烘干 20 40分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。進一步的，所述SW2粉體為比表面積為150 380m2/g的SW2粒子或粒徑為1 3 μ m的SW2粒子或其混合物。
進一步的，所述玻纖的直徑為1 10 μ m，長度為0. 5 5mm。所述玻纖為中堿玻纖、無堿玻纖、高堿玻纖中的一種或兩種以上的混合物。進一步的，所述導(dǎo)電劑為炭黑、碳納米管、石墨中的一種或兩種以上的混合物。進一步的，所述溶劑為四氫呋喃、丁酮、丙酮、二甲亞砜中的一種或兩種以上的混合溶劑?，F(xiàn)今，鉛酸蓄電池行業(yè)普遍使用的隔板種類繁多，主要有AGM隔板，橡膠隔板，燒結(jié)聚氯乙烯隔板(PVC隔板)，熔噴聚丙烯隔板(PP隔板)和微孔聚乙烯隔板(隔板)。 但由于上述隔板自身都存在一定的缺陷，不能完全滿足高性能鉛酸蓄電池特別是膠體蓄電池的使用需求。本發(fā)明采用合適種類和比例的玻纖組分與PVC復(fù)合，使隔板具有良好的機械強度；加入無機填料，可提高隔板的強度、孔隙率及與電解液的親和性。應(yīng)用本發(fā)明所制備的隔板使電池性能顯著提高，壽命更長。本發(fā)明所述玻纖復(fù)合增強型隔板與已有技術(shù)相比，其優(yōu)點體現(xiàn)在
1.傳統(tǒng)溶劑法PVC隔板是將二氧化硅粉體與PVC復(fù)合制成的，由于二氧化硅與PVC樹脂間的界面結(jié)合差，隔板材料非常脆，不利于隔板的后期加工、運輸及使用。本發(fā)明提供的新型玻纖復(fù)合增強型隔板在此基礎(chǔ)上添加了玻纖材料，玻纖具有一定的長徑比，能更好的與PVC結(jié)合，大大增強了隔板的機械強度。其拉伸強度和斷裂伸長率得到明顯提高，可避免隔板在運輸或裝配過程中破損，斷裂，防止鉛酸蓄電池過早失效，有效延長電池的使用壽命。2.玻纖的加入改變了隔板內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，不但孔隙率有所提高，而且孔徑小，孔徑分布均勻，更重要的是使孔隙更加迂回曲折，在為氧氣復(fù)合提供合適的通道的同時起到控制氧氣復(fù)合速度的作用，使電池負極的充電接受能力更高，有效改善了電池的性能。3. PVC是一種低極性材料，本身親水性較差，不容易被電解液浸潤。玻纖與硫酸的接觸角為0°，能快速與電解液結(jié)合，有效改善隔板的潤濕性，使其在Is內(nèi)能夠被完全浸透。另外，隔板的酸置換量也有所降低，能吸收更多的電解液，提高了電池容量，降低了電池內(nèi)阻。4.本發(fā)明提供的玻纖復(fù)合增強型隔板能廣泛適用于各種鉛酸蓄電池，特別適用于膠體蓄電池?？蓱?yīng)用于牽引型電池、固定型電池、電動車電池、儲能電池等領(lǐng)域。


圖1是實施例1制備的隔板表面的掃描電鏡圖,圖2是實施例2制備的隔板表面的掃描電鏡圖,圖3是實施例3制備的隔板表面的掃描電鏡圖,圖4是實施例4制備的隔板斷面的掃描電鏡圖,圖5是實施例5制備的隔板斷面的掃描電鏡圖,圖6是實施例6制備的隔板斷面的掃描電鏡圖,圖7是實施例7制備的隔板表面的掃描電鏡圖,圖8是實施例8制備的隔板表面的掃描電鏡圖,圖9是實施例9制備的隔板表面的掃描電鏡圖,
具體實施例方式下面給出實施例以對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。下列實施例中，按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉、SiO2粉體、玻纖及導(dǎo)電劑。 將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入溶劑使體系均勻混合，并控制體系粘度為 10. 0 200Pa. S得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為 0. 1 1. Omm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為30 40°C的溫水浸提2 10分鐘，浸提后經(jīng)過 40 60°C的烘道烘干20 40分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。實施例1
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉35. 0g、比表面積為150m2/g的SW2粒子55g、直徑為1 μ m,長度為0. 5mm的中堿玻璃纖維棉9. 9g及炭黑0. lg。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入丙酮使體系均勻混合，并控制體系粘度為200. OPa. s得到混合物甲。 將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. Imm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為40°C的溫水浸提2分鐘，浸提后經(jīng)過40°C的烘道烘干40分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖1所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例2
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉89. 0g、比表面積為200m2/g的SW2粒子9g、直徑為10 μ m，長度為5mm的中堿玻璃纖維棉1. 9g及石墨0. lg。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中， 在攪拌條件下加入四氫呋喃使體系均勻混合，并控制體系粘度為10. OPa. s得到混合物甲。 將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. 5mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為30°C的溫水浸提10分鐘，浸提后經(jīng)過60°C的烘道烘干20分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖2所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例3
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉52g、比表面積為200m2/g的SW2粒子42. lg、直徑為5 μ m,長度為2. 5mm的無堿玻璃纖維棉0. 9g及炭黑5. 0g。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入二甲亞砜使體系均勻混合，并控制體系粘度為102. 3Pa.s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為1.0mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為35°C的溫水浸提5分鐘，浸提后經(jīng)過56°C的烘道烘干34分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖3所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例4
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉35g、比表面積為150m2/g的SW2粒子9. 0g、直徑為3 μ m，長度為2. 5mm的高堿玻璃纖維棉55g及炭黑1. 0g。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中， 在攪拌條件下加入丁酮使體系均勻混合，并控制體系粘度為90. IPa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. 3mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為35°C的溫水浸提8分鐘，浸提后經(jīng)過55°C的烘道烘干35分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。 隔板斷面微觀形貌如圖4所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例5
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉41. 5g、比表面積為380m2/g的SW2粒子9. Og, 直徑為5 μ m，長度為3. 5mm的高堿玻璃纖維棉46g及炭黑3. 5g。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入二甲亞砜與丙酮的混合溶劑(體積比為1:1)使體系均勻混合，并控制體系粘度為120. 4Pa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. 35mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為40°C的溫水浸提5分鐘，浸提后經(jīng)過55°C的烘道烘干30分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板斷面微觀形貌如圖5所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例6
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉65. 5g、比表面積為250m2/g的SW2粒子12. 0g、 直徑為3. 5 μ m，長度為1. 5mm的高堿及低堿混合玻璃纖維棉18. 5g (重量比為1 :2)及炭黑與石墨的混合物4. Og (重量比為1 :3)。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入丁酮使體系均勻混合，并控制體系粘度為179. 5Pa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. 65mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為32°C的溫水浸提8 分鐘，浸提后經(jīng)過45°C的烘道烘干觀分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板斷面微觀形貌如圖6所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例7
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉36. 5g、比表面積為150m2/g的SW2粒子與粒徑為2 μ m的SW2粒子的混合物17. Ig (混合重量比為2 :1)、直徑為2 μ m,長度為4mm的無堿與高堿玻璃纖維棉43. 6g(重量比為1 :5)、碳納米管2. Sg。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入四氫呋喃與丙酮的混合溶劑(體積比為1:1)使體系均勻混合，并控制體系粘度為175. 6Pa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0. 90mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為32°C的溫水浸提3分鐘，浸提后經(jīng)過47°C的烘道烘干38分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖7所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例8
按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉64. 0g、比表面積為200m2/g及比表面積為380m2/ g的混合SW2粒子(重量比為3:1)與粒徑為1 μ m的SW2粒子的混合物12. 4g (混合重量比為1 :1)、直徑為7μπι，長度為Imm的中堿玻璃纖維棉20. 3g、碳納米管與石墨的混合物 3. 3g (混合重量比為1:1)。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入四氫呋喃與二甲亞砜的混合溶劑(體積比為2:1)溶劑使體系均勻混合，并控制體系粘度為90. OPa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0.5mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為36°C的溫水浸提10分鐘，浸提后經(jīng)過48°C的烘道烘干20分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖8所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。實施例9按重量配比稱取干燥好的PVC樹脂粉45. 5g、粒徑為1 μ m及2 μ m的SW2粒的混合物29. 4g (混合重量比為4 :1)、直徑為8μπι，長度為4. 5mm的中堿玻璃纖維棉23. 3g、碳納米管與炭黑的混合物1.8g (混合重量比為1:1)。將稱好的原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入二甲亞砜與丁酮的混合溶劑(體積比為1:3)使體系均勻混合，并控制體系粘度為125. 5Pa. s得到混合物甲。將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為 0. 25mm的薄片。成型后經(jīng)過溫度為40°C的溫水浸提5分鐘，浸提后經(jīng)過50°C的烘道烘干 36分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。隔板表面微觀形貌如圖9所示，玻纖均勻分布在多孔結(jié)構(gòu)中，材料具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布。對上述實施例隔板按照JB/T7630. 2-2008標準進行了常規(guī)項目分析，結(jié)果見表1， 可見玻纖復(fù)合隔板材料具有良好的機械性能和電學性能。表1:復(fù)合微孔隔板的組成及性能
權(quán)利要求
1.一種玻纖復(fù)合增強型隔板的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按比例稱取各原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入溶劑使體系均勻混合，并控制體系粘度為10.0 200. OPa. S得到混合物甲；原料的組成按重量百分比是PVC樹脂35 89% ；SiO2粉體9. 0 55% ；玻纖0. 9 55% ；導(dǎo)電劑0. 1 5% ；(2)將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，制成厚度為0.1 1.0mm的薄片； 成型后經(jīng)過溫度為30 40°C的溫水浸提2 10分鐘，浸提后經(jīng)過40 60°C的烘道烘干 20 40分鐘即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述SW2粉體為比表面積為150 380m2/g的SW2粒子或粒徑為1 3 μ m的SW2粒子或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述玻纖的直徑為1 10μ m，長度為 0. 5 5mmο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述玻纖為中堿玻纖、無堿玻纖、高堿玻纖中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑為炭黑、碳納米管、石墨中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述溶劑為四氫呋喃、丁酮、丙酮、二甲亞砜中的一種或兩種以上的混合溶劑。
7.權(quán)利要求1至6任一項制備方法所制備的玻纖復(fù)合增強型隔板。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于蓄電池的隔板，公開了一種玻纖復(fù)合增強型隔板及其制備方法，其制備方法包括以下步驟(1)按比例稱取各原料置于反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加入溶劑使體系均勻混合，并控制體系粘度為10.0～200.0Pa.s得到混合物甲；(2)將上述混合物甲通過常溫擠出、壓延工藝成型，然后經(jīng)溫水浸提再烘干即得到玻纖復(fù)合增強型隔板。由于玻纖的存在，有效提高了隔板的機械強度，優(yōu)化了孔結(jié)構(gòu)，改善了潤濕性。使用本發(fā)明的隔板裝配電池，可優(yōu)化電池內(nèi)部氧氣循環(huán)，防止鉛枝晶生長，提高電池容量，降低電池內(nèi)阻，避免電池過早失效，有效改善電池性能，顯著延長了電池的使用壽命。
文檔編號H01M2/16GK102169974SQ201110048678
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者周榮方, 石光, 陳紅雨 申請人:華南師范大學